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0 前言
土工合成材料是一种新型的建筑材料,由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点,自问世以来,发展非常迅速,尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用,取得了良好的经济、社会和环境效益,国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中,其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90%以上采用土工合成材料修建灰库堤,40%的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。
1 土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用
用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库,其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中,灰库将逐渐被粉煤灰填满,因此,许多电厂在原来灰坝上加筑子坝,从而提高了灰库的库容,延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中,均采用了土工合成材料,下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。
1.1 筲箕窝灰库加高子坝工程
1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝,两座排水竖井组成。加高子坝高6m,由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布,共计28550m2。
坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm,沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水,在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰,为防止渗透破坏,故沿整个坝基也铺设了无纺土工布,把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来,同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用,以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。
1.1.2无纺土工布施工。在施工中,无纺土工布的铺设采用人工操作,设专人负责。具体方法是:在碾压平整后的坝基面和坝坡面上,垂直坝轴线方向铺设,铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块,不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接,连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接,为保证整体性,搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象,各边应留0.5m左右的余量,可供伸缩变形,以杜绝漏灰问题的发生。
1.2 百沙滩灰库加高子坝工程
1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上,一面挡灰,一面挡水,采用“HEC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中,为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏,在坝身内部加设一道垂直的土工膜,土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型(580g/m2),其物理力学指标为:抗拉强度19KN/m,延伸率53.6%,CBR顶破强度3.41KN,垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时,设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝,然后将土工膜垂直放入槽内,铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接,搭接长度30cm,待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏,采用PVC胶合剂粘接,粘接宽度不小于15cm,要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段,应敷土加以保护,避免阳光直接照射。
上述两工程由于采用了土工合成材料,简化了设计和施工程序,一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后,经实地复检表明两座灰坝均运行正常,没有出现渗透破坏现象,这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。
2 结束语
土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长,经验不足,目前还存在一些问题,如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用,部分类型材料易老化以及该材料价格过高,提高了工程造价等,这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信,随着土工合成材料研究工作的深入,随着生产的批量化和生产技术的改进,更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识,土工合成材料在工程实际中,特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。
参考文献
关键词:土工合成材料;灰库;应用
0 前言
土工合成材料是一种新型的建筑材料,由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点,自问世以来,发展非常迅速,尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用,取得了良好的经济、社会和环境效益,国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中,其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90%以上采用土工合成材料修建灰库堤,40%的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。
1 土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用
用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库,其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中,灰库将逐渐被粉煤灰填满,因此,许多电厂在原来灰坝上加筑子坝,从而提高了灰库的库容,延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中,均采用了土工合成材料,下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。
1.1 筲箕窝灰库加高子坝工程
1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝,两座排水竖井组成。加高子坝高6m,由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布,共计28550m2。
坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm,沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水,在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰,为防止渗透破坏,故沿整个坝基也铺设了无纺土工布,把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来,同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用,以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。
1.1.2无纺土工布施工。在施工中,无纺土工布的铺设采用人工操作,设专人负责。具体方法是:在碾压平整后的坝基面和坝坡面上,垂直坝轴线方向铺设,铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块,不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接,连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接,为保证整体性,搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象,各边应留0.5m左右的余量,可供伸缩变形,以杜绝漏灰问题的发生。
1.2 百沙滩灰库加高子坝工程
1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上,一面挡灰,一面挡水,采用“HEC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中,为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏,在坝身内部加设一道垂直的土工膜,土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型(580g/m2),其物理力学指标为:抗拉强度19KN/m,延伸率53.6%,CBR顶破强度3.41KN,垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时,设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝,然后将土工膜垂直放入槽内,铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接,搭接长度30cm,待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏,采用PVC胶合剂粘接,粘接宽度不小于15cm,要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段,应敷土加以保护,避免阳光直接照射。
上述两工程由于采用了土工合成材料,简化了设计和施工程序,一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后,经实地复检表明两座灰坝均运行正常,没有出现渗透破坏现象,这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。
2 结束语
土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长,经验不足,目前还存在一些问题,如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用,部分类型材料易老化以及该材料价格过高,提高了工程造价等,这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信,随着土工合成材料研究工作的深入,随着生产的批量化和生产技术的改进,更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识,土工合成材料在工程实际中,特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。
参考文献:
关键词:水库土坝除险加固 土工合成材料 综合处理 新技术
1我国病险水库概况
1.1水库概况
我国现有各类水库84926座,其中大型水库415座,属水利部门管理的342座,中型水库2618座,小型水库81893座,而土坝占水库总数的70%。目前全国病险水库有37000座,约占全国现有水库总数的44%。
1.2病险水库除险加固基本情况
国家对水库加固十分重视,1998年以来中央对2381座病险水库进行了除险加固,目前已经完成了2190座大型水库和中型水库的除险加固任务。小型水库加固工作正在有序进行。
2病险水库存在的主要问题
1.1水库基本组成
绝大多数水库主体建筑物由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成,大坝作为最重要的永久建筑物,主要起拦蓄来水的作用;溢洪道和输水洞均有下泄来水的作用,但溢洪道主要用来下泄来势较大的洪水,保证水库的防洪安全,输水洞一般用来有序利用水库蓄水,发挥水库兴利效益。
1.2病险水库存在主要问题
参阅部分水库安全鉴定结论和水利部安全管理中心的核查意见,病险水库土坝一般主要存在以下问题。(1)大坝坝顶欠高,水库大坝防洪能力不满足规范要求;(2)大坝坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。(3)大坝浸润线不正常,运行过程中,出现渗流异常现象;
3 水库土坝加固的研究
在全国已建的水库中,土石坝占70%,本文主要研究土工合成材料在土坝除险加固中的应用,并通过实例体现新技术、新措施的优势。大坝,它的安全不仅关系到发挥防洪、供水等效益,也关系到下游人民生命财产的安全,因此大坝加固亦是工程的的重点。大坝加固主要解决:坝高不满足防洪安全的问题、坝坡不稳定和大坝渗漏的问题。
本文提出采用当代先进加固技术――土工合成材料对土坝加固,并介绍了其主要特点。
3.1土工合成材料简介
土工合成材料是一种新兴的岩土工程材料,可以分成土工织物、土工膜、土工复合材料和特种土工合成材料。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纤、合成橡胶等为材料,制成各类各型产品,至于土体内部,表面或者各层土体之间,发挥加强或者保护土体的作用。目前,土工合成材料已经在水利水电、建筑、公路、铁路、港口等工程中推广使用。
3.2土工合成材料的功能概述
土工合成材料的应用非常广泛,总结起来有下列五种基本功能:
1过滤作用,即把土工织物置于土体表面或相邻土层之间,可以有效地阻止土颗粒的通过,从而防止了由于土颗粒的过分流失而造成的渗透变形;2排水作用。有些土工合成材料可以收集土体中的水分,并沿着土工合成材料内的通道,把水排出土体中,加速土体固结,或者减小土体内的渗透压力;3加筋作用, 主要是一些特种土工合成材料,埋设在特定的方向,利用其抗拉强度,限制侧向位移,增强土体的稳定性;4防渗作用。土工膜和某些复合型土工合成材料,可以防止液体渗透、气体的扩散。5防护作用,多种土工合成材料铺设在建筑物表面,可以防止水流的冲刷。
由于以上功能,土工合成材料广泛使用在各种土木工程中,在水库除险加固中,也尝试针对工程实际问题,采用土工合成材料对土坝加固。
3.3土工合成材料在土坝上、下游坝坡稳定问题上的应用
坝高不满足防洪要求、坝坡不稳定的处理,传统的做法是:加大坝高,上、下游坝坡培厚。这种方法有以下后果:放缓的坝坡占用上、下游空间,导致水库上游库容减少、下游占用大量耕地,弊端在大坝较高时体现的尤其明显。如果采用新技术将新型材料――土工格栅分层植入上、下游坝坡,增大坝坡填土的抗拉、抗压力度,起到增大坝坡稳定性的效果,仅对坝顶进行局部加高,不进行上、下游坝坡培厚,则可达到节约耕地、少占水库库容,减少工程投资的效果。此外,土工格栅加固法,还具有施工便捷,工期短,不受气候影响等优点。
广州岑村水库为一小(2)型水库,位于铁炉山公园西南侧,总库容25.18万方,岑村水库大坝为均质土坝,坝顶高程42.5m,坝基高程29.0m,最大坝高13.5m,顶宽7m,有交通要求。上游游坝坡1:1.5,下游坝坡1:1.5,除险加固中,该水库大坝上、下游坝坡均不满足稳定要求,若采取上、下游覆坝的方法,则:将减少近2.5万方兴利库容;同时下游存在拆迁问题,难以解决,效果不佳。设计中采用对水库大坝上、下游坝坡分层植入土工格栅的办法,以增加坝坡整体稳定性,使坝坡稳定问题得到很好解决,同时,减少了施工用地,减少工程投资76万元,取得很好的社会效益。该大坝填填土受力原理见下图:
3.4 土工合成材料在土坝防渗问题上的应用
土坝渗漏是一个严重的问题,一般采取做混凝土防渗墙或帷幕灌浆进行处理。该方法防渗效果较好,但存在对地质勘探要求高、投资大、施工难的问题。采用易于施工,也较为经济的上游坝坡铺设一层土工膜防渗是很好的处理办法。这种方法对地质勘探要求很低,施工便捷、周期短,投资较小,效果很好。
我国广西田村水库土石坝,坝高48米,坝顶长139米。原设计用粘土作为心墙防渗体,但施工中,坝高筑到10米后,阴雨绵绵,致使粘土含水量高,无法使用。则改用溢洪道开挖的风化砂填筑心墙,在其表层铺设土工膜,并将土工膜底端埋设在上游面粘土内。很好的克服了施工难的问题,并取得很好防渗效果。
3.5合成材料在水利工程其他方面的应用
我国三峡工程,一期围堰和二期围堰的上部都采用了复合土工薄膜心墙防渗结构。一期围堰土工薄膜的底端与围堰下部的柔性材料防渗墙相连接;二期围堰土工薄膜的底端与围堰下部的塑性混凝土防渗墙相连接。在这个世纪大工程的施工过程中立了功。
最近以来,人们对土工合成材料加筋土结构在与环境保持和谐一致方面也作了尝试,用土工格栅加筋、带有面板的加筋体表面依然很美观,特别是在加筋体表面铺设三维植草网垫之后,更能美化环境,可见合成材料应用领域还有很大开拓空间,应该重视并延伸。
4 结语
综上所述土工合成材料有以下优点和优势:
1性能优越
土工合成材料应用于土体结构之后,高分子材料的优势都能充分发挥,产生良好的效果;
2施工方便、快速
土工合成材料本身重量轻,多为卷材,铺设或者安装都很方便。特别是早期在土工膜的接缝方面,只是简单的搭接或粘合剂粘结,现在已经可以焊接,超声波接缝等等。此外与土方回填碾压及混凝土浇筑相比,土工合成材料的铺设受天气的影响小。
3耐久性好,及时需要更换土工合成材料,也比较方便。
4价格低廉,使用土工合成材料,往往比其他工程措施要经济廉价。
目前我国土坝的除险加固工程措施还比较传统,大量新技术、新材料没有得到推广和应用,客观上对国家资金造成一定程度的浪费,同时,也不利于新兴土工合成材料产业在水利行业的发展,通过以上对合成材料的优势和具体实践应用,希望合成材料在水利工程上的应用更加广泛。■
参考文献
1.张光斗,王光纶《水工建筑物》。水利电力出版社,1992
2.潘家铮,何《中国大坝50年》中国水利水电出版社,2000
3.白永年《中国堤坝防渗加固新技术》中国水利水电出版社,2001
关键词:土工合成材料,堤防,防渗,反滤,防冲,加筋
Abstract: in water conservancy engineering geosynthetic materials in more and more wide application, the construction and the city's levees cut of construction, geosynthetic materials play a more and more important role. This paper mainly aimed at the levee construction of the scientific research research, design work, the paper briefly describes and experience.
Keywords: geosynthetic materials, levee, seepage control, the filter, the blunt, reinforcement
中图分类号:TV871 文献标识码:A 文章编号:
1 概述
土工合成材料是以人工合成的聚合物,如塑料、化纤、合成橡胶等为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各层土体之间,起到加强和保护土体的作用。土工合成材料常见的有土工膜、土工织物、复合型土工合成材料等等。目前土工合成材料已广泛运用于水利、电力、交通、城建等各个领域。近年来随着我省水利事业的蓬勃发展和人们环保意识的加强,土工合成材料在水利工程中应用已十分广泛,特别是在千里海塘和城市防洪堤的建设过程中发挥了很大的作用[1,2]。土工合成材料在堤防工程中,主要起到防渗、反滤、防冲保护、加筋、护坡保护等作用。根据近年来应用土工合成材料的工程实践,现分别作简要的阐述。
2 应用介绍分析
2.1 防渗作用
土工膜的渗透系数为1×10-11~1×10-12m/s,基本不透水,在堤防工程中利用其良好的不透水性,施工方便的特点进行堤防的防渗堵漏,可以节省粘土回填量,保护耕地、防止水土流失、有利于环境保护。堤防工程防渗心墙或斜墙,可以利用土工膜做成垂直或斜面止水结构。在土堤结构中,常在(上游侧)迎水侧的坡面上铺设土工膜防渗;老堤加高加固工程中,有时由于迎水侧乱石较多,铺设土工膜有难度;而背水侧填闭气土方,适合铺设土工膜,施工方便且容易保证质量。土工膜产品由工厂机械化生产,其本身质量易于保证,但有时由于现场施工条件的限制,不易控制施工质量,因此土工膜宜与闭气土方结合使用较好,以达到双保险的作用,设计中应注意土工膜的滑动验算以及膜下排水、排气设置,沉降过大时,还需注意是否会引起土工膜拉裂问题。由于复合土工膜的表层土工织物可保护土工膜,兼作排水层,又能提高接触面的稳定性,故在堤防防渗工程中常作为首选防渗材料。对于低水头的堤防工程,常采用土工膜的厚度不小于0.25mm。
2.2 反滤作用
传统的反滤层采用不同粒径的砂砾组合,共同构成反滤体系,而土工布结合碎石或粗砂反滤体系,具有施工简单、质量容易保证,工期短且经济等优点,因此大量运用于堤防工程的反滤结构中,防止土方流失。在土石堤中透水体和闭气土体之间的隔离反滤层中,以及堤防的内外护坡下的垫层常采用无纺针刺土工织物隔离反滤,它可以保护土体,不被渗流水携带流失。选用的土工布要求具有良好的保土性、透水性和防堵性,渗透系数和等效孔径是表征反滤特性的主要参数,选用的土工布指标要与被保护土体颗粒级配相匹配,才能达到预期的反滤效果。如某围涂工程标准堤全长2538.62 米,防潮标准为100年一遇位,工程等级II级。该工程的地基表面存在一层厚度约6m的细砂层,其下为厚约5m含砾粉细砂层。由于吹填土多数为粉砂土,为防止吹填土通过干砌石棱体流失,在吹填土和干砌石棱体之间的隔离反滤层中设置了300g/m2无纺土工布,有效阻止了吹填土的流失。同样由于堤基表层为细砂土,为防止反复的波浪作用对涂面淘刷.在涂面上铺设一层6T/m复合网基土工布,复合网基土工布上铺500mm石渣垫层,这样保证了堤基不被波浪淘空,起到反滤的作用(当然复合网基土工布还起到隔离和加筋的作用)。又如某围涂工程,堤线总长4485m,围涂面积6000余亩,防潮标准20年一遇位,该工程位于乐清湾内,地基为厚度35m以上的淤泥或淤泥质粘土,堤身闭气土方直接取自涂泥。同样为防止堤后的闭气土体的流失,在闭气土方(涂泥)和透水体之间的隔离层都铺设了400g/m2无纺土工布。
2.3 防冲保护
传统的石笼采用铅丝、钢筋或植物枝藤制成各种笼状体,内装块石。用土工网、土工格栅等土工合成材料制成的石笼,强度高、抗腐蚀性好、柔韧性好,取材丰富,明显优于传统的石笼。网石笼能适应地基形状变化,紧贴于土面,整体性较好,沉放于堤脚可以防止堤脚被急流淘刷。设计时主要应验算石笼单体的重量能够满足防冲稳定的要求。如在某围涂工程中,由于该堤段的水流较急,波浪较大,堤脚抛石容易失稳破坏,设计考虑采用土工格栅制成的矩形网石笼,石笼宽4m,厚1.2m ,石笼沉放于堤脚,这样即使有局部的刷深,网石笼会及时沉底保护,防止进一步恶化,保护堤身安全,堤脚经过沉放石笼处理,基本上达到了预期的防冲目的。
2.4 加筋作用
在淤泥质软土地基或海徐上建堤,往往存在筑堤高度有限,施工缓慢、筑堤材料沉损过多等问题。为解决这一问题,可以在软土基面上铺一层或几层土工织物,利用土工材料的抗拉能力和对地基土层的侧限作用,分散均布地基应力,增加堤身的稳定性,调整不均匀沉降。加筋材料常采用织造土工织物或土工格栅.通过稳定计算确定需要的筋材强度,并处理好筋材的端部锚固问题。如为配合大桥建设,湾南口段近180m范围的标准堤需裁弯取直,新建堤塘最大外移距离约80m。由于新建堤塘下有一厚约30m(26~33m)的淤泥层。该淤泥层的存在,严重影响了新建堤塘的安全性和稳定性。经过分析比较,地基处理考虑采用水平加筋+堆载预压的方案。首先在涂面铺设一层6t/m 复合网基土工布,其上铺设一层石渣垫层,再在碎石上铺设一层8t/m经编土工格栅,该层格栅可起到分散应力、提高地基承载力、约束水平位移、提高堤身稳定性的作用。经编格栅铺设时,沿堤横断面方向一般不允许搭接,若需搭接时,搭接宽度不小于50cm;沿堤纵向,搭接宽度不小于50c m。经编格栅搭接处采用高强度尼龙绳绑扎。格栅两端应根据设计回折一定长度以加强锚固。这样经过加筋处理后,预计堤塘可顺利填筑到设计高程。
2.5 护坡保护
由于砌石护坡的造价较高,为节省投资,更为美化环境,堤防工程中经常有选择地采用草皮绿化护坡。在一些情况下,由于受风雨的侵蚀和水流的冲刷,草皮抗冲流速偏低,导致人工绿化失败采用三维土工网可以提高草皮的抗冲性能和改善生长条件,土工网能够有效地把有机土和草籽固定在坡面上,等草长出来后,根系扎入坡面后,既可保护坡面,又促进了草发育成长,同时也保护了土工网。因此采用植草三维土工网具有削减水流能量、降低流速、美化环境的作用,同时也是一种经济的护坡措施。堤防工程的迎水侧采用植草三维网必须慎重,设计时应结合考虑河道的走势、水流流速、堤身的坡度、地质条件、草皮的种类、气候条件等多种因素的影响,从而选择合适的植草范围和型式。如在某城市防洪堤部分堤段采用了三维土工网绿化保护。该城防工程建设标准为50年一遇,其中下埠头江滨北段3.1km防洪堤迎水坡面上,都不同程度采用了三维土工网草皮护坡,草皮护坡的底部高程不低于1~10年一遇洪水位,这样经过绿化的堤身,美化了环境,给人以一种清新、愉悦的感觉,改变了堤防工程给人一贯的单调、呆板的形象,同时也保证了堤身在行洪时防冲安全,工程经过洪水的初步考验,实践证明三维土工网绿化护坡是成功的。
2.6 其他
土工合成材料在堤防工程中还可以起到排水、隔离等方面的作用。如塑料排水板排水固结法处理软土堤基就比单纯的置换法处理节省大量的土石方,从而减少了土石方的开采量;排水固结法处理堤基时,为了使水平排水通道和堤基不相互混合,影响处理效果,常常在其界面处铺设一层起隔离作用的土工合成材料。这种地基处理方法也间接地保护了自然环境,减少了人们对大自然的破坏。
3 结语
(1) 在堤防工程中利用土工膜良好的不透水性,做成防渗心墙或斜墙,减少了粘土回填量,保护耕地、防止水土流失、有利于环境保护。
(2) 无纺土工布加碎石的滤层构造,比传统的滤层做法简单、容易施工,很好地解决了堤防工程中土石隔离层的反滤问题,避免了可能产生的闭气土方流失,保证堤身渗透稳定。
(3) 土工合成材料的作用发挥与否不仅与材料本身特性有关,同时与温度、湿度、光等因素的影响有关,为充分发挥土工合成材料的作用,除了提高材料性能的措施外,如何正确使用土工合成材料也是一个值得探讨的问题。比如杨府山围涂工程中的土工网石笼在冬季施工,由于气温较低,使得土工格栅脆性易折,导致部分格栅在施工过程中断裂,发现情况后,迅速采取草袋和碎石垫层保护措施,确保了土工合成材料的作用。
(4) 采用加筋法在软土地基上筑堤,可以提高堤身的稳定性,增加填筑高度,减小不均匀沉降,但不能解决长期的固结沉降和次固结沉降,因此在考虑采用加筋法处理堤基时,应充分预留沉降,或采取分年度逐步加高筑堤的办法解决沉降问题。
(5) 由于三维土工网绿化具有美观、环保、经济等优点,在城市防洪堤工程中得到了一些运用,但由于各地环境气候地质条件都不一样,同时不同的草种在不同的坡度上的最大抗冲流速不同,因此这个问题有待进一步探讨。
参考文献:
[1] 王鸿, 朱艳君, 余志峰, 等. 土工格室在长输管道水力侵蚀防护中的应用[J]. 油气储运, 2002,21(11).
土工合成材料自广泛用于岩土工程建设以来,在水利水电工程建设中引起不小的变革,这不仅反映在水利水电工程的材料使用上,而且反映在设计原理、计算方法、施工工艺和工程管理上。防渗土工合成材料主要用于垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗,因铺设结构形式的不同,其施工工艺和铺设技术也不尽相同。
2、渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题
经常遭受石块或其它尖棱物的穿刺破坏;由于土工薄膜缺少约束支持,在承受水压力和土压力时易于被鼓破;薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏;铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土移、浪击和水位变化等因素的影响,可能引起界面滑动,使土工薄膜产生过度拉伸,撕裂或擦伤;在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜,当水位骤降时,土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。只要按照施工规范和施工组织设计施工,确保施工质量,就可避免或减少类似问题的出现。
3、防渗
防渗结构设置上、下垫层的目的是保护土工膜不受破坏;下垫层尚有排水、排气作用。
铺设土工膜后,膜下仍可能因缺陷引起渗漏而积水,也可能有土中排出的气体或产生的沼气等,水、气可能顶托土工膜,危及膜的安全,尤其是在大面积的膜下,必须考虑排水、排气措施。
4、工程防渗设计与施工
对含毒矿场的尾矿坝等,有毒物质混入水体将造成环境污染,危及人、畜生命安全,必须严格防止。条文中所述措施是为了确保安全。建议渠道防渗土工膜厚度不小于0.25mm是根据多年的实践经验。土工膜太薄可能产生气孔,也易于在施工中受损,使防渗效果减小。一般生活垃圾和工业垃圾不含毒质或毒质较小,故可采用单层防渗结构。如果这类垃圾也含有毒物质,则应选用双层防渗结构。如含剧毒,甚至要求多层结构。隧道、洞室防渗应采用复合土工膜或合适的防排水材料,是因为围岩(土)中皆有渗水,必须将其通过土工织物或防排水材料流入下方纵(横)向排水沟排走,以确保防渗衬砌安全工作。
5、加筋土挡墙设计
加筋土挡墙采用的筋材有两种。因筋材的抗拉模量不同,墙内填土中的潜在破坏面相异。
目前加筋土挡墙设计有极限平衡法和有限元法两大类。由于筋材、填土以及两者相互作用的本构关系难以准确和协调建立,加之缺乏破坏准则,工程中几乎均采用极限平衡法,后者可作为一种辅助和对比方法。排水设备对保证加筋土挡墙的稳定十分重要。
6、加筋土垫层设计与施工
实践可知,加筋垫层抗深层滑动计算采用圆弧法,得到的稳定安全系数往往提高较少,表明加筋效果很不显著,实际效果却很明显。这说明现有的稳定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析认为,加筋所以发挥明显作用可能与下列因素有关,例如加筋后潜在滑动面可能往深处发展,地基土的侧向位移受到部分限制以及地基中应力分布发生了变化等,而这些有利因素在计算中却未能计入,可见现有分析方法有待改进。我国铁路、公路系统目前在作圆弧滑动分析时,认为首先所加底筋应该是稳定的,即滑动圆弧不应该切断底筋,应将筋材及其上填土视为一整体,为此,潜在圆弧必然下移,稳定安全系数自然有所提高。此项考虑是否符合实际,应通过实践和积累资料来加以验证。由于筋材承受拉力才能发挥其加筋作用。所以建议回填顺序,目的是使筋材始终处于受拉状态。、软土地基处理中排水带设计与施工
利用排水带加固地基的目的,即是要求在预定工期内消除地基的规定预期沉降和提高地基土强度。排水带地基设计方法与传统的砂井地基设计相同。利用砂井计算方法时应将排水带断面转化为当量砂井直径。砂垫层所用应为洁净砂料,以保证排水通畅。存放排水带需加封盖,是为保护其不变坏。